尘埃等离子体的研究进展(3)
时间:2017-05-06 11:50 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.4 本文的主要内容 本文是在广泛参阅尘埃等离子体相关文献的基础上形成的一篇文献综述，介绍了尘埃等离子体研究进展情况并对其中的一些基本问题作了简要阐述。主要内容如下： 第二章首先介绍了等离子体和尘埃等离子体的概念与基础理论，然后叙述了尘埃等离子体的发展历史。 第三章介绍了尘埃等离子体研究的一个大方面，即当尘埃数密度较小时，德拜长度远小于粒子间距，带电尘埃颗粒之间是彼此孤立的，研究主要针对“等离子体中的尘埃”，概述了相关领域研究内容，并着重阐述了尘埃颗粒的荷电性质、颗粒的形成与生长、颗粒的受力及相互作用等几个方面的内容。 第四章介绍了尘埃等离子体研究的另一个大的方面，即当尘埃数密度较大时，德拜长度与尘埃颗粒之间的间距相当，相邻尘埃颗粒之间的相互影响不可忽略的情况，这种系统是真正意义上的“尘埃等离子体”，带电尘埃颗粒作为一种新的等离子体组分，自身会产生一些集体运动，文中主要介绍了尘埃晶格、尘埃声波和尘埃空洞三个具有代表性的物理现象和原理。 第五章介绍了尘埃等离子体的基本研究方法，包括理论研究、数值计算和模拟以及实验研究三大类，实验研究中列举了朗谬尔探针诊断法、发射光谱诊断法和激光散射法三种最常用的方法，其中激光散射法是介绍的重点。 第优尔章结合生产实际简要介绍了尘埃颗粒的清除或产生问题，对于尘埃颗粒在等离子体加工业中造成污染的问题，文中介绍了几种目前使用的降低污染的方法和相应原理，然后简要介绍了尘埃等离子体在新材料制备中的作用。 最后的结论部分是对本论文的总结和展望。 2 尘埃等离子体的基本理论与发展历史 2.1 什么是尘埃等离子体 尘埃等离子体是等离子体物理的一个分支学科。等离子体又叫做电浆，是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态，具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用，呈现出高度激发的不稳定态[10]。一般情况下，等离子体是电离的气体，它由电子、离子和中性粒子三种成分组成。并且等离子体必须满足以下条件：第一，整体呈准电中性，意思是说等离子体中电子和离子的电荷总数基本相等；第二，集体效应起主要作用，它是等离子体区别于其它物质三态的最基本特征。既然等离子体是由带电的粒子组成的，它必然会受到电磁现象的强烈影响。所以等离子体物理和其它的物理分支不一样，它比别的学科有着更加丰富而且复杂的物理现象，所以它成为经典物理学得一个前沿学科[11]。 图1 尘埃等离子体的组成 一般来说，等离子体按聚集状态可分为气体、液体和固体等离子体。气体等离子体是由大量的接近自由运动的带电粒子所组成的电离气体；液态等离子体是含有大量自由运动的电子和离子，同时也具有等离子体基本性质的液态物质，如电解质溶液等；固态等离子体整体上呈电中性，虽然离子不能自由运动，但传导电子可以自由运动，如金属盒半导体。有资料显示，宇宙中99%的已知物质是等离子体状态的[12]。其实地球的电离层、磁层，星际空间，太阳及其他恒星，它们都是等离子体。 尘埃等离子体也被称为复杂等离子体，是自然界中广泛存在的一种物质形态，其组分除了电子、离子以及中性气体外还包含有带电微粒，即尘埃等离子体是包含有大量带电的固态弥散微粒子的部分或全部电离的气体，如图1所示。随着尘埃等离子体物理的发展，人们发现物体的尘埃等离子体状态除了广泛存在于宇宙空间中，例如星际空间、太阳系、彗星尾、行星环以及地球电离层中，也存在于工业加工等离子体和实验室等离子体中[13-14]。 (责任编辑：qin) |